Se requiere movimiento de calor para ambos calefacción y aire acondicionado de espacios. Los sistemas de calefacción de espacios entregan calor y los sistemas de aire acondicionado lo eliminan, pero el objetivo en ambos casos es alcanzar una temperatura interior adecuada. Aunque el calor se puede transmitir a través del espacio vacío por radiación, el uso de la convección y el movimiento masivo de un fluido es mucho más efectivo. En las aplicaciones de HVAC, los fluidos más comunes que se utilizan para transportar calor son el aire, el agua, los refrigerantes y el vapor.
Dado que cada sustancia tiene propiedades diferentes, el fluido de distribución de calor utilizado por un sistema HVAC determina muchas características de rendimiento. También considere que se pueden usar diferentes fluidos en el mismo sistema, con pasos intermedios de intercambio de calor.
¿Es su sistema HVAC óptimo para las necesidades de su edificio?
Distribución de calor con aire
La principal ventaja de utilizar aire para transportar calor es la simplicidad: el aire ya está presente en la atmósfera y los espacios interiores, por lo que no es necesario utilizar fluidos adicionales en el sistema HVAC. El aire puede interactuar directamente con compresores de CA, hornos o bombas de calor para ajustar su temperatura, y luego se puede distribuir mediante ventiladores y conductos.
Sin embargo, los conductos de aire requieren más espacio que las tuberías utilizadas por otros fluidos portadores de calor y no son prácticos cuando el aire debe viajar largas distancias verticales. Tenga en cuenta que el aire caliente se eleva mientras que el aire frío tiende a descender por debajo, y la potencia del ventilador aumenta drásticamente si necesita mover el aire en contra de su comportamiento natural. ¡Esto no es práctico ni energéticamente eficiente!
Cuando los conductos de aire deben servir a zonas separadas, su distribución se controla típicamente con amortiguadores de aire. Estos pueden ajustar su posición entre completamente abiertos y completamente cerrados según sea necesario para regular el flujo de aire, y son controlados automáticamente por los termostatos en cada zona.
Una de las actualizaciones de sistema más prometedoras para los sistemas de distribución de aire es agregar accionamientos de frecuencia variable (VFD) a los fans. Reducir la velocidad del ventilador es mucho más eficiente que el funcionamiento intermitente cuando no necesita el flujo de aire nominal completo. En el caso de los ventiladores de potencia fraccionada, se recomienda un motor de CC sin escobillas en lugar de un VFD, ya que vienen con control de velocidad incorporado.
Unidades de techo empaquetadas son un ejemplo de un sistema HVAC que utiliza aire como medio principal de distribución y eliminación de calor.
Distribución de calor con agua
Algunos sistemas HVAC calientan o enfrían el agua en lugar de aire, y luego el agua interactúa con el aire interior a través de fan coils. Cuando se utiliza esta configuración, la instalación se denomina sistema hidrónico. En comparación con el aire, el agua puede contener mucho más calor por unidad de volumen, gracias a su mayor densidad y calor específico. Como resultado, es el medio portador de calor preferido en grandes instalaciones comerciales e industriales: las tuberías hidrónicas utilizan mucho menos espacio que los conductos de aire para una carga de calefacción o refrigeración determinada.
Al igual que el flujo de aire se puede controlar con amortiguadores y ventiladores equipados con VFD, el flujo de agua en un sistema hidrónico se puede controlar con válvulas y bombas equipadas con VFD. El principio básico es el mismo: encontrar un punto de operación donde cada zona se mantenga a la temperatura y humedad requeridas, al menor costo de energía posible.
Enfriadoras y calderas son dos ejemplos de sistemas HVAC que dependen del agua para transportar el calor. El aire interior se puede calentar o enfriar mediante fan-coils. Otra configuración posible es el uso de unidades de tratamiento de aire (AHU) más grandes conectadas a un sistema de conductos de aire, donde se produce el intercambio de calor entre la tubería hidrónica y el aire que circula por la AHU.
Refrigerante
Todos los compresores de aire acondicionado y bombas de calor usan refrigerante internamente, pero también existen sistemas HVAC con líneas de refrigerante más largas que conectan diferentes equipos. Las líneas de refrigerante son incluso más compactas que las tuberías hidrónicas, sin mencionar los conductos de aire. Al igual que cuando se usa agua para transportar calor, el flujo de refrigerante se puede controlar con la combinación de válvulas y control de velocidad variable para el compresor.
Acondicionadores de aire sin conductos y bombas de calor utilizar líneas de refrigerante entre las unidades del condensador y el evaporador y, por lo general, ofrecen una alta eficiencia. El concepto también se puede aplicar para múltiples zonas atendidas por una sola unidad exterior, utilizando un sistema de flujo de refrigerante variable (VRF). Los sistemas VRF también son muy eficientes, al tiempo que consolidan los sistemas de calefacción y refrigeración en una sola instalación.
Vapor
Muchos edificios en la ciudad de Nueva York usan vapor como fluido portador de calor, ya que una parte significativa de la ciudad recibe vapor como servicio público de Con Edison. Sin embargo, si planea instalar su propia caldera, se prefiere un sistema de agua caliente a un sistema de vapor.
El principal inconveniente del vapor es que puede usarlo solo para calentar en la mayoría de los casos. La única forma de lograr el enfriamiento con vapor a través de un enfriador de absorción, pero un enfriador eléctrico convencional es mucho más económico en entornos multifamiliares y comerciales. Los enfriadores de absorción son más adecuados para aplicaciones donde el calor está disponible a un costo muy bajo o como un producto de desecho de la actividad industrial, no cuando se paga por el vapor como servicio público.
Dado que el vapor no se puede usar directamente para enfriar, los edificios con radiadores de vapor a menudo tienen unidades de aire acondicionado tipo ventana o a través de la pared. Estos normalmente sufren de poca eficiencia, por lo que puede considerar actualizar a unidades sin ductos mientras el sistema de calefacción está funcionando. reacondicionado para usar agua caliente.
Conclusión
Los sistemas HVAC se caracterizan por su variedad y cada configuración aporta un conjunto diferente de características de rendimiento. Trabajando con consultores calificados de HVAC Se recomienda identificar la configuración del sistema que mejor funcione, de acuerdo con las necesidades específicas de su edificio. También tenga en cuenta que solo un profesional de diseño registrado puede enviar diseños de HVAC para su aprobación por el Departamento de Edificios de la Ciudad de Nueva York.